GPRS技术在城市供水管网监控系统中的应用

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【摘 要】 城市供水管网监控系统的主要目的和数据需求，gprs无线监控系统的在管网数据监测和控制中应用和优势。西安市自来水有限公司GPRS管网监控系统的实施概况。

【关键词】 城市供水管网监控 GPRS/GSM移动数据传输 公司调度室iFIX数据采集平台

1 概述

城市供水管网监控系统的主要目的是解决供水公司对供水管网各环节监测点的数据采集和监控。该系统由监控中心和各个管网监测点组成，各个管网监测点的数据采集终端（RTU或PLC）可采集压力、流量、浊度、余氯、ph等各种数据，供供水调度中心及有关部门分析和决策取用，提高工作效率，保证管网运行安全和供水质量，满足日益增产的用水量的需求。

GPRS无线监控系统具备如下特点：

（1）良好的实时响应与处理能力。由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，系统能够同时实时收取、处理多个/所有监测点的各种数据，可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。（2）远程仪器设备控制：由于采用GPRS双向传输系统，监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能；（3）建设成本低：可充分利用现有GSM网络，设备安装即接通，而采用超短波通信时需要充分考虑现场环境，还需要配备天线铁架等附属设备。（4）安装调试简单，建设周期短：利用现有成熟GSM网络，系统投入运行时基本不需要调试，安装简捷。采用超短波通信时安装调试工作量大，要先进行现场信号测试，天线铁架架设，天线方向角度调试等工作。（5）数据传输速率高。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，实际应用时数据传输速率在40Kbps左右。（6）通信费用低。由于GPRS采用包月计费的方式，运营维护成本低。

2 解决方案介绍

由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，监控中心计算机主机配置固定的IP地址，各个端站的GPRS模块和该主机进行通信。系统组成如下：

（1）管网监控点：管网监控点：各监控点通过数据采集模块采集如压力、流量等数据，，通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连，通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。（2）监控中心：服务器申请配置固定IP地址，采用移动通信公司提供的APN专线，与GPRS网络相连。由于APN专线可提供较高的带宽，当管网监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。（3）GPRS/GSM移动数据传输网络：现场监控点采集的数据经GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心IP地址。

3 西安市自来水有限公司GPRS管网监控系统方案

3.1 组成及功能

3.1.1 方案介绍

为了减少中间由于运营商原因产生的网络不稳定因素，提高系统稳定性，本系统采用如下方案：

GPRS数据中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，用于GPRS数据传输专网的SIM卡仅开通该专用APN，给所有监控点及中心分配移动内部固定IP。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密。架设GPRS数据中心服务器，服务器采用iFIX数据采集平台采集各个测点的GPRS数据。该服务器与目前在运行的计算机辅助调度系统中的SCADA1、 SCADA2通讯将数据汇入系统进行统一处理、展示。并通过SCADA1、 SCADA2将各站点数据融入现有调度中心数据库系统及监视系统。

3.1.2 总体要求

GPRS数据中心是建立在“开放”体系的网络环境上，易于扩充和升级。现阶段采用公司现有的iFIX数据采集平台进行开发，通讯驱动为MODBUS标准协议，系统架构应考虑未来全公司GPRS数据接入的需求，包括全部管网的压力、水质、流量的采集，以及其他有关GPRS数据（如：大口径用户结算水表远程数据采集等）接入的需求，按照上述规模进行规划设计。因此，要求系统具有开放性并且所用的技术规范都是公认的并可以公开自由采用。系统软件采用模块化设计，系统为中文界面。

另外，系统应能够随iFIX数据采集平台升级，适应高版本的iFIX数据采集平台。

3.1.3 功能描述

GPRS数据中心的主要功能，GPRS数据采集服务器配置IFIX组态软件采集各个远程测点的GPRS数据。IFIX软件内置实时数据库，经过必要的软件配置后，采集基于GPRS的MODBUS协议数据。

GPRS数据采集服务器和公司调度室SCADA1和SCADA2服务器之间通过数据接口进行通信，从而为公司调度室现有调度系统历史数据库和实时数据库提供数据源。

GPRS数据中心具有远程管理GPRS DTU设备的功能。

本系统的主要功能分以下几个方面：（1）定时自报。当定时时间到时，启动通信设备，将当前的水质数据发送到中心站本系统水质监测数据根据需要每5分钟自动将采集数据发送一次到中心站，反馈发送成功或失败信号；（2）加报，当水质在线检测数据达到加报标准或现场出现异常情况时，启动通信设备，按指定的路径将当前数据发送到中心站；响应中心站召测。遥测站可接收中心站发送的查询和招调指令，可根据需要，中心站随时调用数据；（3）远地编程。通过中心站自动校正所有子站的时间，每次校正时间的间隔时间可在中心设定，不要太频繁，否则增加数据流量；（4）能自动识别本站信息，对于非本站信息不予响应；每一个站有固定的名字和密码，不会接收到与系统无关的信息。

3.2 现场数据采集传输设置

设置GPRS DTU14个点（南郊所、电子城、丈八路、新筑、见子河、浦店、小寨、大雁塔、西影路、张家堡、谭家小区、灞河热电厂、纺五路、六棉）。

主要现场设备：压力仪表、布线、GPRS DTU和现场数据采集模块、控制箱等。

3.3 网络配置

配合移动公司调试APN专线，将APN专线数据接入生产调度系统局域网。

3.4 对iFIX系统配置

现场GPRS DTU数据传输设备安装后，iFIX系统以Modbus协议方式采集GPRS数据中心现场数据。需要对iFIX系统软件相关数据的通讯方式进行调整，重新配置驱动程序采集数据。

做好本系统的扩展接口，提高可扩展性，便于提高未来再有数据采集通道由无线网关转移至GPRS数据中心时扩展的可靠性和便利性。

14个点的数据应传送到调度中心，并且根据这些数据，进行实时历史数据库的配置、存储时间等特性，和有关报表配置。

系统于2912年2月投入使用，系统运行稳定、可靠。